पावर-सिस्टम स्वचालन

पावर-सिस्टम ऑटोमेशन इंस्ट्रूमेंटेशन और कंट्रोल डिवाइस के माध्यम से पावर सिस्टम को स्वचालित रूप से कंट्रोलिंग करने का कार्य है। सबस्टेशन ऑटोमेशन से तात्पर्य इंटेलिजेंट इलेक्ट्रॉनिक डिवाइस (आईईडी) से डेटा का उपयोग करना, सबस्टेशन के अंदर कंट्रोल और ऑटोमेशन क्षमताओं और पावर-सिस्टम डिवाइस को कंट्रोल करने के लिए रिमोट यूजर से कंट्रोल कमांड का उपयोग करना है।

चूंकि फुल सबस्टेशन ऑटोमेशन सबस्टेशन इंटीग्रेशन पर निर्भर करता है, इसलिए टर्म्स का उपयोग प्रायः परस्पर विनिमय के लिए किया जाता है। पावर-सिस्टम ऑटोमेशन में पॉवर के उत्पादन और डिलीवरी से जुड़ी प्रक्रियाएं इंक्लूड हैं। सबस्टेशन और पोल पर पॉवर डिलीवरी सिस्टम को मॉनीटर और कंट्रोल आउटेज की घटना को रीडूस करता है और होने वाले आउटेज की ड्यूरेशन को रीडूस करता है। इंटेलिजेंट इलेक्ट्रॉनिक डिवाइस, कम्युनिकेशन प्रोटोकॉल और कम्युनिकेशन विधियां, पावर-सिस्टम ऑटोमेशन करने के लिए सिस्टम के रूप में साथ वर्क करते हैं। शब्द "पावर सिस्टम" उन डिवाइस के कलेक्शन को डिस्क्राइब करता है जो फिजिकल सिस्टम बनाते हैं जो पॉवर जनरेट, ट्रांसमिट और डिस्ट्रीब्यूट करते हैं। शब्द "इंस्ट्रूमेंटेशन एंड कंट्रोल (आई एंड सी) सिस्टम" उन डिवाइस के कलेक्शन को रेफर करता है जो पॉवर सिस्टम को मॉनीटर, ​​​​कंट्रोल और प्रोटेक्ट करते हैं। कई पावर-सिस्टम ऑटोमेशन की मॉनीटर SCADA द्वारा की जाती है।

ऑटोमेशन टास्क

पावर-सिस्टम ऑटोमेशन कई कार्यों से बना है। डेटा एक्वीजीशन: डेटा एक्वीजीशन का तात्पर्य डेटा एक्वायर करना या कलेक्ट करना है। यह डेटा मेजरड एनालॉग करंट या वोल्टेज वैल्यू या कांटेक्ट पॉइंटस की ओपन या क्लोज्ड स्थिति के रूप में कलेक्ट किया जाता है। एक्वायर डेटा को कलेक्टिंग करने वाले डिवाइस के अंदर स्थानीय रूप से उपयोग किया जा सकता है, सबस्टेशन में किसी अन्य डिवाइस पर सेंट किया जा सकता है, या ऑपरेटरों, इंजीनियरों, प्लैनर्स और एडमिनिस्ट्रेशन द्वारा उपयोग के लिए सबस्टेशन से एक या कई डेटाबेस में सेंट किया जा सकता है।

सुपरविजन

कंप्यूटर प्रक्रियाएं और कर्मी इस अर्जित डेटा का उपयोग करके पॉवर सिस्टम की स्थितियों और स्थिति का सुपरविजन या मॉनीटर करते हैं। ऑपरेटर और इंजीनियर कंप्यूटर डिस्प्ले और ग्राफ़िकल वॉल डिस्प्ले पर या स्थानीय रूप से, डिवाइस पर, फ्रंट-पैनल डिस्प्ले और लैपटॉप कंप्यूटर पर इंफॉर्मेशन की मॉनीटर करते हैं।

कंट्रोल

कंट्रोल का तात्पर्य I&C और पावर-सिस्टम डिवाइस को संचालित करने के लिए किसी डिवाइस पर कमांड संदेश भेजने से है। पारंपरिक पर्यवेक्षी कंट्रोल और डेटा एक्वीजीशन (एससीएडीए) सिस्टम सिस्टम की मॉनीटर करने और मास्टर कंप्यूटर पर ऑपरेटर कंसोल से कमांड शुरू करने के लिए ऑपरेटरों पर निर्भर करते हैं। फ़ील्ड कर्मी फ्रंट-पैनल पुश बटन या लैपटॉप कंप्यूटर का उपयोग करके भी डिवाइस को कंट्रोल कर सकते हैं।

इसके अलावा, एक अन्य कार्य पावर-सिस्टम इंटीग्रेशन है, जो I&C सिस्टम और रिमोट यूजर में IEDs के बीच, से या उनके बीच डेटा कम्युनिकेशन करने का कार्य है। सबस्टेशन इंटीग्रेशन से तात्पर्य आईईडी के स्थानीय से डेटा को एक सबस्टेशन में संयोजित करना है ताकि सभी I&C डेटा के लिए सबस्टेशन में कांटेक्ट का एक ही बिंदु हो।

पावर-सिस्टम ऑटोमेशन प्रक्रियाएँ डेटा एक्वीजीशन पर निर्भर करती हैं; पावर-सिस्टम सुपरविजन और पावर-सिस्टम कंट्रोल सभी एक समन्वित स्वचालित तरीके से एक साथ वर्क करते हैं। कमांड स्वचालित रूप से जनरेट होते हैं और फिर ऑपरेटर द्वारा शुरू किए गए कमांड के सवैल्यू ही प्रसारित होते हैं।

पावर-सिस्टम ऑटोमेशन की हार्डवेयर संरचना

डेटा एक्वीजीशन सिस्टम

प्रोटेक्टत्मक रिले वाले डिवाइस ट्रांसफार्मर का उपयोग पावर-सिस्टम वोल्टेज और करंट को समझने के लिए किया जाता है। वे फिजिकल रूप से पावर-सिस्टम डिवाइस से जुड़े होते हैं और वास्तविक पावर-सिस्टम संकेतों को परिवर्तित करते हैं। ट्रांसड्यूसर एक डिवाइस ट्रांसफार्मर के एनालॉग आउटपुट को एक परिमाण से दूसरे परिमाण में या एक मूल्य प्रकार से दूसरे में परिवर्तित करते हैं, जैसे एसी करंट से डीसी वोल्टेज में। इसके अलावा इनपुट डेटा स्विच गियर और पावर-सिस्टम कंट्रोल डिवाइस के सहायक कांटेक्टों से लिया जाता है।

मुख्य प्रसंस्करण डिवाइस और कंट्रोल (आई एंड सी) डिवाइस

माइक्रोप्रोसेसरों का उपयोग करके निर्मित I&C डिवाइस को आमतौर पर इंटेलिजेंट इलेक्ट्रॉनिक डिवाइस (IEDs) के रूप में जाना जाता है। माइक्रोप्रोसेसर एकल चिप कंप्यूटर होते हैं जो उन डिवाइस को डेटा संसाधित करने, कमांड स्वीकार करने और कंप्यूटर की तरह इंफॉर्मेशन कम्युनिकेशन करने की अनुमति देते हैं जिनमें वे बनाए गए हैं। IEDs में स्वचालित प्रक्रियाएँ चलाई जा सकती हैं। पावर-सिस्टम ऑटोमेशन में उपयोग किए जाने वाले कुछ IED हैं:

सुदूर टर्मिनल इकाई (आरटीयू)

रिमोट टर्मिनल यूनिट एक आईईडी है जिसे किसी रिमोट स्थान पर स्थापित किया जा सकता है, और फ़ील्ड कांटेक्टों के लिए समाप्ति बिंदु के रूप में कार्य करता है। तांबे के कंडक्टरों की एक समर्पित जोड़ी का उपयोग प्रत्येक कांटेक्ट और ट्रांसड्यूसर मूल्य को समझने के लिए किया जाता है। ये कंडक्टर पावर-सिस्टम डिवाइस से जनरेट होते हैं, खाइयों या ओवरहेड केबल ट्रे में स्थापित होते हैं, और फिर आरटीयू के अंदर पैनलों पर समाप्त हो जाते हैं। आरटीयू कलेक्टित डेटा को अन्य डिवाइस में स्थानांतरित कर सकता है और अन्य डिवाइस से डेटा एक्वायर कर सकता है और कमांड कंट्रोल कर सकता है। उपयोगकर्ता प्रोग्राम योग्य आरटीयू को "स्मार्ट आरटीयू" कहा जाता है।

मीटर

फुर्तीला मीटर एक आईईडी है जिसका उपयोग पावर-सिस्टम करंट, वोल्टेज और पावर वैल्यू का सटीक माप बनाने के लिए किया जाता है। पॉवर सिस्टम की गतिविधि के बारे में ऐतिहासिक इंफॉर्मेशन बनाने के लिए मीटर के अंदर मांग और शिखर जैसे मीटरिंग वैल्यू सहेजे जाते हैं।

डिजिटल फॉल्ट रिकॉर्डर

डिजिटल फॉल्ट रिकॉर्डर (डीएफआर) एक आईईडी है जो पॉवर-सिस्टम की गड़बड़ी के बारे में इंफॉर्मेशन रिकॉर्ड करता है। यह पॉवर सिस्टम पर पाई गई स्थितियों के कारण चालू होने पर डेटा को डिजिटल प्रारूप में कलेक्शनीत करने में सक्षम है। हार्मोनिक्स, आवृत्ति और वोल्टेज डीएफआर द्वारा कैप्चर किए गए डेटा के उदाहरण हैं।

निर्देशयोग्य तर्क नियंत्रक (पीएलसी)

एक प्रोग्रामेबल लॉजिक कंट्रोलर को तार्किक कंट्रोल करने के लिए प्रोग्राम किया जा सकता है। आरटीयू की तरह, प्रत्येक कांटेक्ट और ट्रांसड्यूसर मूल्य के लिए तांबे के कंडक्टर की एक समर्पित जोड़ी पीएलसी के अंदर पैनलों पर समाप्त हो जाती है। यह एक कार्य-घोड़े की तरह है जो अपने मास्टर द्वारा दिए गए आदेश पर वर्क करता है।

प्रोटेक्टत्मक रिले: एक प्रोटेक्टत्मक रिले एक IED है जिसे पॉवर-सिस्टम की गड़बड़ी को समझने और कर्मियों और डिवाइस की प्रोटेक्ट के लिए I&C सिस्टम और पॉवर सिस्टम पर स्वचालित रूप से कंट्रोल क्रियाएं करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। रिले में स्थानीय समाप्ति होती है ताकि प्रत्येक कांटेक्ट के लिए तांबे के कंडक्टरों को आरटीयू से जुड़े केंद्रीय समाप्ति पैनल पर रूट न करना पड़े।

(आउटपुट) डिवाइस को कंट्रोल करना

लोड टैप करें (ट्रांसफार्मर) चेंजर (एलटीसी): लोड टैप चेंजर ऐसे डिवाइस हैं जिनका उपयोग ट्रांसफार्मर पर टैप की स्थिति को बदलने के लिए किया जाता है। ये डिवाइस स्वचालित रूप से वर्क करते हैं या इन्हें किसी अन्य स्थानीय आईईडी या रिमोट ऑपरेटर या प्रक्रिया से कंट्रोल किया जा सकता है।

स्वतः पुनः क्लोज्ड करने वाला नियंत्रक

रिक्लोजर नियंत्रक स्वचालित रिक्लोजर और स्विच के संचालन को दूर से कंट्रोल करते हैं। ये डिवाइस पॉवर-सिस्टम की स्थितियों की मॉनीटर और भंडारण करते हैं और निर्धारित करते हैं कि कंट्रोल क्रियाएं कब करनी हैं। वे किसी रिमोट ऑपरेटर या प्रक्रिया से आदेश भी स्वीकार करते हैं।

कम्युनिकेशन डिवाइस

कम्युनिकेशन प्रोसेसर

एक कम्युनिकेशन प्रोसेसर एक सबस्टेशन नियंत्रक है जो कई अन्य I&C डिवाइस के कार्यों को एक IED में शामिल करता है। इसमें एक साथ कई कम्युनिकेशन लिंक का समर्थन करने के लिए कई कम्युनिकेशन पोर्ट हैं। कम्युनिकेशन प्रोसेसर अन्य सबस्टेशन आईईडी का डेटा एक्वीजीशन और कंट्रोल करता है और सबस्टेशन के अंदर और बाहर एक या कई मास्टर्स को ट्रांसमिशन के लिए एक्वायर डेटा को केंद्रित भी करता है।

अनुप्रयोग

अतिवर्तवैल्यू प्रोटेक्ट

सभी लाइनों और सभी विद्युत डिवाइस को लंबे समय तक ओवरकरंट से संरक्षित किया जाना चाहिए। यदि अतिप्रवाह का कारण निकट हो तो स्वतः ही वह धारा तुरंत बाधित हो जाती है। लेकिन यदि ओवरकरंट का कारण स्थानीय क्षेत्र के बाहर है तो एक बैकअप प्रावधान उपयुक्त समय की देरी के बाद सभी प्रभावित विद्युत नेटवर्क को स्वचालित रूप से डिस्कनेक्ट कर देता है।

ध्यान दें कि वियोग, दुर्भाग्य से, एक व्यापक विफलता प्रभाव डाल सकता है, जिससे अन्य सर्किटों में ओवरकरंट हो सकता है और फिर स्वचालित रूप से डिस्कनेक्ट होना चाहिए।

यह भी ध्यान दें कि ऐसे विद्युत जनरेटर जो अचानक इस तरह के प्रोटेक्ट ऑपरेशन के कारण अपना लोड खो देते हैं, उन्हें तुरंत स्वचालित रूप से क्लोज्ड करना होगा, और सिस्टम में आपूर्ति और मांग के बीच उचित संतुलन बहाल करने में कई घंटे लग सकते हैं, आंशिक रूप से क्योंकि उचित होना चाहिए सिस्टम के किन्हीं दो हिस्सों को दोबारा कनेक्ट करने से पहले तादात्म्य

परिपथ तोड़ने वाले के पुनः क्लोज्ड करने के संचालन का प्रयास आमतौर पर स्वचालित रूप से किया जाता है, और उदाहरण के लिए, तूफान के दौरान प्रायः सफल होते हैं।

पर्यवेक्षी कंट्रोल और डेटा एक्वीजीशन

Main article: SCADA

एक पर्यवेक्षी कंट्रोल और डेटा एक्वीजीशन सिस्टम (एससीएडीए) प्रक्रिया डिवाइस और डिवाइस से कमांड या डेटा प्रसारित और एक्वायर करती है। पोल-माउंटेड स्विच से लेकर संफुल पॉवर संयंत्रों तक की पॉवर सिस्टम के तत्वों को लंबी दूरी के कम्युनिकेशन लिंक पर दूर से कंट्रोल किया जा सकता है। रिमोट स्विचिंग, विद्युत ग्रिडों की टेलीमीटरिंग (वोल्टेज, करंट, पॉवर, दिशा, kWh में खपत आदि दिखाना), यहां तक ​​कि कुछ पॉवर सिस्टम में स्वचालित सिंक्रनाइज़ेशन का भी उपयोग किया जाता है।

प्रकाशित तंतु

पॉवर उपयोगिता कंपनियाँ उच्च वोल्टेज लाइनों की लगातार मॉनीटर करके उनकी प्रोटेक्ट करती हैं। इस SCADA को प्रत्येक अलार्म और विफलता को कंट्रोल करते हुए सही संचालन सुनिश्चित करने के लिए विद्युत सबस्टेशन के बीच सूचना के प्रसारण की आवश्यकता होती है। पुराने दूरकम्युनिकेशन नेटवर्क धातु के तारों से जुड़े हुए थे, लेकिन विद्युत सबस्टेशन वातावरण की विशेषता उच्च स्तर के विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र हैं जो तांबे के तारों को परेशान कर सकते हैं।

विद्युत शक्ति संचरण , ट्रांसफार्मर, इंडक्टर#एप्लिकेशन और विद्युत संयंत्रों के अन्य महत्वफुल तत्वों पर दोषों को चुनिंदा रूप से अलग करने के लिए सबस्टेशनों को एक-दूसरे के साथ कम्युनिकेशन करने में सक्षम बनाने के लिए अधिकारी टेली-प्रोटेक्ट योजना का उपयोग करते हैं। इस कार्यक्षमता के लिए सही संचालन सुनिश्चित करने के लिए महत्वफुल डेटा के निरंतर आदान-प्रदान की आवश्यकता होती है। परिचालन की वारंटी देने के लिए दूरकम्युनिकेशन नेटवर्क हमेशा उपलब्धता, प्रदर्शन, गुणवत्ता और देरी के मामले में सही स्थिति में होना चाहिए।

प्रारंभ में ये नेटवर्क धातु प्रवाहकीय मीडिया से बने थे, हालांकि विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप, सिग्नल ग्राउंड लूप (पॉवर) और पृथ्वी की संभावित वृद्धि के लिए 56-64 kbit/s चैनलों की भेद्यता ने उन्हें पॉवर उद्योग के लिए बहुत अविश्वसनीय बना दिया। विद्युत पारेषण में उच्च वोल्टेज और धाराओं के कारण होने वाले मजबूत विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र विद्युत सबस्टेशनों में नियमित रूप से जनरेट होते हैं।

इसके अलावा, गलती की स्थिति के दौरान विद्युत चुम्बकीय गड़बड़ी काफी बढ़ सकती है और तांबे के तारों पर आधारित कम्युनिकेशन चैनलों को परेशान कर सकती है। प्रोटेक्ट रिले को आपस में जोड़ने वाले कम्युनिकेशन लिंक की विश्वसनीयता महत्वफुल है और इसलिए उच्च आवृत्ति प्रेरण और जमीन संभावित वृद्धि जैसे उच्च वोल्टेज क्षेत्रों में आने वाले प्रभावों के प्रति प्रतिरोधी होनी चाहिए।

नतीजतन, पॉवर उद्योग सबस्टेशनों में स्थापित विभिन्न वस्तुओं को आपस में जोड़ने के लिए ऑप्टिकल फाइबर की ओर बढ़ गया। फाइबर ऑप्टिक्स को ग्राउंड (पॉवर) होने की आवश्यकता नहीं है और यह विद्युत शोर के कारण होने वाले हस्तक्षेप से प्रतिरक्षित है, जिससे विद्युत कनेक्शन के साथ आमतौर पर देखी जाने वाली कई त्रुटियां समाप्त हो जाती हैं। IEEE C37.94 द्वारा वर्णित पावर रिले से मल्टीप्लेक्सर्स तक पूरी तरह से ऑप्टिकल लिंक का उपयोग वैल्यूक बन गया।

प्रोटेक्ट योजना के लिए एक अधिक परिष्कृत वास्तुकला दोष सहिष्णुता नेटवर्क की धारणा पर जोर देती है। प्रत्यक्ष रिले कनेक्शन और समर्पित फाइबर का उपयोग करने के बजाय, अनावश्यक कनेक्शन महत्वफुल डेटा इंटरचेंज की उपलब्धता को बढ़ाकर प्रोटेक्ट प्रक्रिया को अधिक विश्वसनीय बनाते हैं।

साह. 94

C37.94 प्रोटेक्ट वास्तुकला

IEEE C37.94, फुल शीर्षक टेलीप्रोटेक्शन और मल्टीप्लेक्सर डिवाइस के बीच एन टाइम्स 64 किलोबिट प्रति सेकंड ऑप्टिकल फाइबर इंटरफेस के लिए IEEE वैल्यूक, 2002 में प्रकाशित एक IEEE वैल्यूक है, जो टेली-प्रोटेक्शन और मल्टीप्लेक्सर डिवाइस को आपस में जोड़ने के नियमों को परिभाषित करता है। पॉवर उपयोगिता कंपनियों की. वैल्यूक ऑप्टिकल इंटरकनेक्शन के लिए डेटा फ्रेम प्रारूप को परिभाषित करता है, और मल्टी-मोड ऑप्टिकल फाइबर के लिए फिजिकल कनेक्टर के लिए वैल्यूकों का संदर्भ देता है। इसके अलावा, यह लिंक की विफलता पर जुड़े डिवाइस के व्यवहार और समय और ऑप्टिकल सिग्नल (इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग) विशेषताओं को परिभाषित करता है।

नेटवर्क को होने वाले नुकसान और पॉवर कटौती को रोकने के लिए टेलीप्रोटेक्शन सिस्टम को दोष (पावर इंजीनियरिंग) को बहुत जल्दी अलग करना चाहिए। IEEE समिति ने C37.94 को 2 किमी तक की दूरी के लिए टेलीप्रोटेक्शन रिले और मल्टीप्लेक्सर्स के बीच पारदर्शी कम्युनिकेशन प्रदान करने के लिए एक प्रोग्रामयोग्य nx 64 kbit/s (n=1...12) मल्टीमोड ऑप्टिकल फाइबर इंटरफ़ेस के रूप में परिभाषित किया है। लंबी दूरी तक पहुँचने के लिए, पॉवर उद्योग ने बाद में सिंगल-मोड ऑप्टिकल फाइबर इंटरफ़ेस को भी अपनाया।

वैल्यूक ऑप्टिकल फाइबर का उपयोग करके एक सबस्टेशन के अंदर प्रोटेक्ट और कम्युनिकेशन डिवाइस को परिभाषित करता है, घड़ी की पुनर्एक्वायरि की विधि, सिग्नल में अनुमत घबराहट सहनशीलता, फिजिकल कनेक्शन विधि, और किसी भी प्रकार की नेटवर्क विसंगतियों और दोषों के दौरान प्रोटेक्ट डिवाइस को जिन कार्यों का पालन करना चाहिए। घटित होना। C37.94 पहले से ही कई प्रोटेक्ट रिले निर्माताओं जैसे एबीबी, एसईएल, आरएफएल और आरएडी द्वारा लागू किया गया था; और नेट रिसर्च (नेटप्रोब 2000), एल्बेडो और वीईईएक्स जैसे परीक्षक निर्माता। टेलीप्रोटेक्शन डिवाइस एक बार ट्रांसमिशन इंटरफेस के विकल्प की पेशकश करते थे, जैसे कि फाइबर जोड़े पर ट्रांसमिशन के लिए IEEE C37.94 अनुरूप ऑप्टिकल फाइबर इंटरफ़ेस, और G.703, 64kbit/s सह-दिशात्मक और ई-वाहक इंटरफेस।

यह भी देखें

• स्वचालित पीढ़ी कंट्रोल
• समार्ट ग्रिड
• फुर्तीला मीटर
• बड़े इलेक्ट्रिक सिस्टम पर अंतर्राष्ट्रीय परिषद (CIGRE)
• स्काडा

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